CN1601925A - 无线个人区域网络中用于语音通信的无线通信装置与方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于无线个人区域网络中语音通信的无线通信装置与方法。本无线通信装置与方法应用到连接了多个设备、并且由从所述多个设备中的任一个广播的同步信号同步的网络环境中。在该网络环境中，本发明包括：分配用于所述多个设备中的第一与第二设备之间的语音通信的时隙，在所述同步信号中插入有关所分配时隙的信息，并且向所述多个设备广播所述同步信号；在第一与第二设备之间向所分配的时隙发送语音数据与从所分配的时隙接收语音数据；以及如果语音数据的发送与接收终止，则释放所分配的时隙。通过这样的无线通信，可以在基于IEEE 802.15.4标准的无线个人区域网络中实现语音通信。

Description

无线个人区域网络中用于语音通信的无线通信装置与方法
技术领域
符合本发明的方法与装置涉及一种无线通信方法，更具体地讲，涉及一种基于IEEE 802.15.4标准的无线个人区域网络中用于语音通信的无线通信方法。
背景技术
无线个人区域网络(WPAN)已经出现在以无线方式实现现有个人区域网络的领域。表示个人区域网络的PAN是与公知的局域网(LAN)或者广域网(WAN)相对的概念，并且指每个个人都有其自己的网络。即，属于一个个人的每个设备为了方便于他或她而构成了一个网络。
为了以无线方式实现这样的PAN，IEEE 802.15工作组确立了WPAN作为短程无线网络标准，并且在其下设立了四个任务组(TG)。IEEE 802.15.1为公知的蓝牙，IEEE 802.15.3与IEEE 805.12.3a为高速WPAN，还有IEEE802.15.4，即所谓的ZigBee，被设计作为低于250kbps的低速WPAN标准。
图1为显示通用无线个人区域网络的结构的图。参照图1，多个设备10、12、14、16以及18构成一个网络，并且多个设备10至18中的任何一个被指定为协调器10。协调器10向剩余的设备12、14、16以及18广播为同步信号的信标，以同步连接到无线个人区域网络的设备12、14、16以及18。
图2为显示在基于IEEE 802.15.4标准的无线个人区域网络环境中用于无线通信的超级帧结构的图，图3为显示图2的超级帧中信标结构的图。
基于IEEE 802.15.4标准的无线个人区域网络可以选择性地运行超级帧模式，并且超级帧中协调器以预先安排的间隔广播信标。在图2中，超级帧的最小周期为15.36ms，并且必须至少对于称为争用周期的争用接入周期(CAP)保持240字节周期。另外，不管超级帧周期为何，两个信标之间的时间被分割为16个相同的时隙。在时隙中的任何时间设备都可以发送并且接收数据，但必须在下一信标发送之前完成发送与接收相应的数据。设备相互争用时隙信道接入，并且协调器可以分配时隙给要求指定带宽或者低处理延迟的设备。此类所分配的时隙被称为可保证时隙(GTS)，在没有竞争的情况下所分配的GTS的数目可能根据有关设备的请求变化，并且可以使用最多7个GTS。
如图3所示，用做同步信号的信标的结构包括帧控制字段、序列号、寻址字段、超级帧规格字段、GTS字段、未决地址字段、信标有效负载字段、以及帧校验序列字段。如图3所示，信标长度可变，并且在IEEE 802.15.4标准文档中定义了对于构成信标的各个字段的详细规范。发送这样的信标需要多于35字节的周期。
然而，因为基于现有IEEE 802.15.4标准的无线通信方法没有考虑语音通信，所以超级帧的构成不适合于语音通信。即，为了平滑的语音通信，语音数据必须以大约64kps的传送速度发送，这意味着必须每1.25ms发送大约10字节语音数据。相应地，必须建立对于15.36ms的最小超级帧周期发送与接收大约123字节的语音数据的信道。然而，如上所述，当考虑到在超级帧周期内用于发送信标的间隔以及要保证的CAP间隔时，就不可能发送与接收提供平滑语音通信的语音数据。另外，基于现有IEEE 802.15.4标准的无线通信方法没有设立额外的命令来请求或终止语音通信。因此，当使用基于现有IEEE 802.15.4标准的无线通信方法时，语音通信便不可能。
发明内容
相应地，本发明的一个方面是提供一种允许在基于IEEE 802.15.4标准的无线个人区域网络中进行语音通信的无线通信方法与装置。
为了获得以上方面，在连接了多个设备、并且由从所述多个设备中的任一个广播的同步信号同步的网络中，提供了一种无线通信方法。具体地，根据本发明的非局限性、示范性实施例的方法包括以下步骤：分配用于所述多个设备中的第一与第二设备之间语音通信的时隙，在所述同步信号中插入有关所分配时隙的信息，并且向所述多个设备广播所述同步信号；在第一与第二设备之间向所分配的时隙发送语音数据与从所分配的时隙接收语音数据；以及如果语音数据的发送与接收终止，则释放所分配的时隙。此时，该网络可以是基于IEEE 802.15.4标准的低速度无线个人区域网络(WPAN)。
所述广播步骤可以由第一与第二设备中的任一个进行，并且设想所述同步信号为用于超级帧模式操作的超级帧信标。
所分配的时隙包括用于发送语音数据的时隙以及用于接收语音数据的时隙。此时，超级帧周期为15.3ms，并且在超级帧周期中，分别向发送语音数据的时隙与接收语音数据的时隙分配两个时隙，从而可以分配用于语音通信的信道。
可以以第一与第二设备中的任一个发出的语音通信开始的请求来开始分配用于语音通信的时隙，并且在对于语音通信开始的请求之前，在第一与第二设备之间进行配对程序，以进行身份验证。另外，可以以第一与第二设备中的任一个发出的语音通信终止的请求来开始释放所分配的时隙。
另外，还设想了一种用于在连接了多个设备、并且由从所述多个设备中的任一个广播的同步信号同步的网络中进行语音通信的无线通信装置。该装置包含：用于分配用于所述多个设备中的第一与第二设备之间语音通信的时隙的部件。与用于向所述多个设备广播所述同步信号的部件一起，提供用于在所述同步信号中插入有关所分配时隙的信息的部件。另外还有用于在第一与第二设备之间向所分配的时隙发送语音数据与从所分配的时隙接收语音数据的部件，以及用于如果语音数据的发送与接收终止，则释放所分配的时隙的部件。
附图说明
以下将参照附图描述本发明的示范性实施例，在附图中，相同的标号表示相同的部件，其中：
图1为显示通用无线个人区域网络的结构的图；
图2为显示在基于现有IEEE 802.15.4的超级帧结构的图；
图3为显示图2的超级帧中信标结构的图；
图4为显示用于根据本发明非局限性实施例的无线通信方法中超级帧结构的图；
图5为显示图4超级帧结构中信标结构的图；
图6为显示在根据本发明非局限性实施例的无线通信方法中使用的用于发送语音数据的数据格式的图；
图7为显示用于根据本发明非局限性实施例的无线通信方法的语音命令的结构的图；
图8为解释根据本发明非局限性实施例的无线通信方法中的低功率通信模式的图；
图9为示意性显示使用根据本发明非局限性实施例的无线通信方法的通信系统的方框图；
图10为解释用于根据本发明非局限性实施例的无线通信方法的在移动电话与头戴式耳机之间执行语音通信的过程的图。
具体实施方式
此后，将参照附图详细描述本发明。
根据本发明的无线通信方法与装置应用到，例如，基于IEEE 802.15.4标准的无线个人区域网络环境，但不限于该环境，也适用于满足符合本发明条件的其他网络环境。
图4为显示根据本发明实施例的超级帧结构的图。参照图4，超级帧分配有两个信标，发送语音数据的两个GTS时隙Tx，以及接收语音数据的两个GTS时隙Rx。超级帧周期为15.36ms，并且使用与基于现有IEEE 802.15.4标准的最小超级帧周期相同的周期，从而满足IEEE 802.15.4标准。另外，对于自然语音通信，必须发送和接收发送速度大约64kbps的语音数据，即每1.25ms大约10字节的语音数据，并且为了满足这些条件并且最小化语音数据延迟，为要通过相应的GTS时隙发送与接收的62字节与61字节语音数据分配时隙，即为要发送与接收的总共123字节语音数据分配时隙。
图5为显示图4超级帧结构中信标结构的图。在图5中，信标被构造为具有帧控制字段、序列号字段、寻址字段、超级帧规格字段、GTS规格字段、GTS方向字段、GTS列表字段、以及帧校验序列字段，并且信标的总长度变为25字节。在根据本发明的无线通信方法与装置中使用的信标基本与图3所示的基于IEEE 802.15.4标准的信标结构相同。然而，在GTS字段结构中存在差异，即对一个设备分配了四个GTS，以发送和接收语音数据。
更具体地讲，首先，GTS字段分为GTS规格、GTS方向、以及GTS列表字段。在GTS规格字段中，位0-2指示GTS描述符计数，位3-6为保留，位7表示GTS许可。在GTS方向字段中，位0-6表示GTS方向掩码，位7为保留。GTS规格字段与GTS方向字段具有与在IEEE 802.15.4标准中所定义的相同的定义。
根据IEEE 802.15.4标准，在GTS列表字段中最多可以使用7个GTS。然而，在根据本发明的无线通信的情况下，因为在超级帧周期中分配了总共4个GTS并且每个GTS使用3个字节，所以使用了总共12个字节。在分配给每个GTS的三个字节中，位0-15表示设备短地址，位16-19表GTS开始时隙，位20-23表示GTS长度。通过使用这样的超级帧信标，可以向语音通信分配4个GTS。
图6显示在根据本发明实施例的无线通信方法中所使用的用于发送与接收语音数据的数据格式。参照图6，该数据格式包括帧控制字段、序列号字段、寻址字段、数据字段、以及帧校验序列字段。数据字段承载语音数据，从而发送与接收语音数据，并且其他字段基于IEEE 802.15.4。
图7为显示在根据本发明实施例的无线通信方法中使用的语音命令的结构的图。在根据本发明实施例的无线通信方法中，该语音命令用来通知语音通信的开始与结束。参照图7，语音命令包括帧控制字段、序列号字段、寻址字段、命令帧标识符字段、以及帧校验序列字段，其中帧控制字段、序列号字段、寻址字段组成MAC头部字段。除了命令帧标识符字段之外的字段与IEEE 802.15.4标准中定义的相同。
当请求语音通信开始时，命令帧标识符字段具有值0x10，并且当给出的语音通信结束的通知时，命令帧标识符字段具有值0x11。
图8为解释在根据本发明实施例的无线通信中能够减少功率消耗的低功率通信模式的图。如图8所示，如果在语音通信中在一定程度上不存在语音数据比如没有要发送的数据的情况下，则可以暂时删除被分配用来发送相应语音数据的时隙。相应地，可以减少在这个时段中的功率消耗，从而低功率操作成为可能。
图9为显示使用根据本发明实施例的无线通信方法的无线通信系统的方框图。参照图9，无线通信系统50具有：语音管理单元51、命令管理单元53、GTS管理单元55、信标管理单元57、以及发送/接收单元59。命令管理单元53执行与命令生成有关的功能，GTS管理单元55执行与GTS管理有关的功能。信标管理单元57执行与生成待发送信标有关的功能，发送/接收单元59负责通过物理层60发送与接收信号。例如，这些方框的功能与IEEE802.15.4标准中定义的相同。
语音管理单元51执行设置与释放被分配用来发送与接收语音数据的4个时隙的功能。另外，语音管理单元51执行生成与解释语音命令的功能，并且如果在语音通信过程中不存在要发送的语音数据，则语音管理单元51执行调整信标以暂时删除所分配的时隙从而不发送空数据的功能。
图10为解释用于根据本发明的无线通信方法的在移动电话与头戴式耳机之间执行语音通信的过程的图。此处，移动电话100用做主机，头戴式耳机200用做从机，并且移动电话100与头戴式耳机200执行基于IEEE 802.15.4标准的无线通信。
参照图10，首先，头戴式耳机200向为主机的移动电话100发送配对请求(S200)。在移动电话100与头戴式耳机200之间执行配对以进行身份验证。移动电话100验证请求配对的头戴式耳机200，检查头戴式耳机200是否为允许通信的可靠设备，并且如果满足条件，则允许配对(S202)。如果完成了该配对程序，则移动电话100与头戴式耳机200可以相互通信。
头戴式耳机200通知移动电话100通信开始(S204)，从而移动电话100在呼叫之后设置用于通信的时隙(S206)。通过使用图4中所示的超级帧来设置时隙。如果移动电话100首先发送对语音通信的请求，则可以通过使用如图6所示的语音命令来请求设置用于语音通信的时隙。
如果设置了用于语音通信的时隙，则通过按通信按钮等等，头戴式耳机200向移动电话100发送对通信开始的请求(S208)。此后，通过所设置的时隙发送与接收语音数据，从而进行语音通信(S210)。如果所希望的通信终止，则头戴式耳机200向移动电话100发送语音命令，以请求语音通信终止(S212)。相应地，移动电话100释放设置用于语音通信的时隙(S214)，并且返回一般备用模式。类似地，头戴式耳机200返回备用模式。通过这些程序，在移动电话100与头戴式耳机200之间可以进行无线通信，并且如果必要可以基于IEEE 802.15.4标准进行语音通信。
如上所述，本发明使之可能在基于IEEE 802.15.4标准的个人区域网络环境中进行语音通信。另外，根据本发明的无线通信方法与设备使之可能进行基于基本IEEE 802.15.4标准的无线通信，并且与无线LAN或蓝牙相比可以低成本低功率运行，这是因为如果需要可以释放分配用于语音通信的信道。
虽然描述了本发明的示范性实施例，但是本领域技术人员应该理解本发明不限于所描述的实施例，在权利要求所限定的本发明的精神与范围只能，可能有各种改变与修改。
本发明要求于2003年9月23日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请2003-65818的优先权，其内容融入此文作为参考。

Claims (22)

1.一种用于在连接了多个设备、并且由从所述多个设备中的任一个广播的同步信号同步的网络中进行语音通信的无线通信方法，包含以下步骤：
分配用于所述多个设备中的第一与第二设备之间语音通信的时隙，在所述同步信号中插入有关所分配时隙的信息，并且向所述多个设备广播所述同步信号；
在第一与第二设备之间向所分配的时隙发送语音数据与从所分配的时隙接收语音数据；以及
如果语音数据的发送与接收终止，则释放所分配的时隙。
2.根据权利要求1的无线通信方法，其中所述网络为基于IEEE 802.15.4标准的低速无线个人区域网络(WPAN)。
3.根据权利要求2的无线通信方法，其中所述广播步骤由第一与第二设备中的任一个进行。
4.根据权利要求2的无线通信方法，其中所述同步信号为用于超级帧模式操作的超级帧信标。
5.根据权利要求2的无线通信方法，其中所分配的时隙包括用于发送语音数据的时隙以及用于接收语音数据的时隙。
6.根据权利要求4的无线通信方法，其中超级帧周期为15.3ms，并且在超级帧周期中，分别分配两个时隙用于发送语音数据的时隙与接收语音数据的时隙。
7.根据权利要求2的无线通信方法，其中可以以第一与第二设备中的任一个发出的语音通信开始的请求来开始分配用于语音通信的时隙。
8.根据权利要求7的无线通信方法，其中在对于语音通信开始的请求之前，在第一与第二设备之间进行配对程序。
9.根据权利要求2的无线通信方法，其中可以以第一与第二设备中的任一个发出的语音通信终止的请求来开始释放所分配的时隙。
10.根据权利要求6的无线通信方法，其中用于发送语音数据与接收语音的时隙分别分配用于62字节与61字节语音数据。
11.根据权利要求2的无线通信方法，其中四个时隙被分配用于第一与第二设备中的至少一个，以发送与接收语音数据。
12.一种用于在连接了多个设备、并且由从所述多个设备中的任一个广播的同步信号同步的网络中进行语音通信的无线通信装置，包含：
用于分配用于所述多个设备中的第一与第二设备之间的语音通信的时隙的部件；
用于在所述同步信号中插入有关所分配时隙的信息的部件；
用于向所述多个设备广播所述同步信号的部件；以及
用于在第一与第二设备之间向所分配的时隙发送语音数据与从所分配的时隙接收语音数据的部件；以及
用于如果语音数据的发送与接收终止，则释放所分配的时隙的部件。
13.根据权利要求12的无线通信装置，其中所述网络为基于IEEE802.15.4标准的低速无线个人区域网络(WPAN)。
14.根据权利要求13的无线通信装置，其中所述广播由第一与第二设备中的任一个进行。
15.根据权利要求13的无线通信装置，其中所述同步信号为用于超级帧模式操作的超级帧信标。
16.根据权利要求13的无线通信装置，其中所分配的时隙包括用于发送语音数据的时隙以及用于接收语音数据的时隙。
17.根据权利要求16的无线通信装置，其中超级帧周期为15.3ms，并且在超级帧周期中，分别分配两个时隙用于发送语音数据的时隙与接收语音数据的时隙。
18.根据权利要求13的无线通信装置，其中可以以第一与第二设备中的任一个发出的语音通信开始的请求来开始分配用于语音通信的时隙。
19.根据权利要求18的无线通信装置，其中在对于语音通信开始的请求之前，在第一与第二设备之间进行配对。
20.根据权利要求13的无线通信装置，其中可以以第一与第二设备中的任一个发出的语音通信终止的请求来开始释放所分配的时隙。
21.根据权利要求17的无线通信装置，其中分别分配用于发送语音数据与接收语音的时隙用于62字节与61字节语音数据。
22.根据权利要求13的无线通信装置，其中四个时隙被分配用于第一与第二设备中的至少一个，以发送与接收语音数据。
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